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暖通工程中地源热泵技术的应用探讨

【摘要】随着我国经济的发展，人们的生活水平不断的提高，

对于暖通工程的要求随之越来越高。地源热泵技术是一种新型的节

能供暖方式，在国外已经得到了广泛的应用。本文将针对现代化的

暖通工程中的要求，对地源热泵技术的工作原理和应用模式等进行

系统的概述。

【关键词】暖通工程；地源热泵；应用模式；

一、地源热泵概述

“地源热泵”是利用地球表面的浅层地能进行供热和制冷的新

型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是一种利用卡诺循环和逆卡

诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能够转移地

表土壤中的热量或者冷量到所需要地方的热泵设备.通常，热泵机

组都是用来为空调系统提供冷源或者热源的.地源热泵机组则利用

了地下土壤巨大的蓄热蓄冷力，冬季地源把热量从地下土壤中转移

到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成

一个冷热循环。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳

定，土壤与空气温差一般为17度，冬季土壤温度比环境空气温度

高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种

温度特性使得地源热泵机组比传统空调系统运行效率要高40%～

60%，因此，地源热泵机组要较传统空调系统节能和节省运行费用

40％－50％左右。通常地源热泵消耗1kw的能量，用户可以得到5kw

以上的热量或4kw以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。

地源热泵的污染物排放，与空气源热泵系统相比，减少40％以上；

与电供暖系统相比，减少70％以上；真正的实现了节能减排，减少

了环境污染。

另外，地源热泵机组可以一机多用，它可以用于供暖，制冷还

可以提供生活热水，一套系统可以替换原来的空调机组加热水锅炉

设备两套装置或系统。地源热泵机组的运行维护费用低，它的运行

部件要比常规水空调系统少，因而减少系统的维护；另外，地源热

泵系统通常安装在室内，不暴露在风雨中，也可避免遭到损坏，系

统更加可靠，可延长使用寿命。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和

聚丙烯塑料管，它的使用寿命可达50年。要比普通空调高35年使

用寿命。它比传统热泵空调系统节省空间，没有冷却塔、锅炉房等

设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，

改善了建筑物外部环境形象。地源热泵系统的能量来源于地球表面

土壤的自然资源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种

理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有

效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。

可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别

墅、住宅等领域。

二、地源热泵的工作原理

如下图所示：

1、制冷模式

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进

行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环

所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒

的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转

移至地水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，

通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。

2、制热模式

在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动

方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，

通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在

冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷

媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，

35℃以上热风的形式向室内供暖。

三、地源热泵技术在暖通工程中的应用模式

夏季运行制备生活热水时，需打开夏季阀门，关闭冬季阀门，

利用热泵机组的冷凝热预加热生活用水，再通过电加热器达到所需

温度。冬季运行时，需打开冬季阀门，关闭夏季阀门，使用系统循

环水加热制备生活用水。在不需要供暖时，系统可专门用来制备生

活用水。

1、地源热泵＋冰蓄冷模式

夏季运行，机组在晚上不需要供冷时，可以启动蓄冰系统，将

冷量储存在蓄冰槽中，白天通过融冰来承担部分冷负荷，从而降低

了主机的负荷。夜间机组运行能享受到低谷电价的优惠政策，从而

降低了运行成本，也减少了地下换热的负担，相应的地下换热器工

程量减少，从而也降低了系统的初投资。同时，它通过制冷提供了

附加产品——热水，它可以免费为我们提供生活热水，达到节能的

目的。

2、地源热泵＋太阳能

冬季运行时，太阳能集热器可以作为地源热泵系统的辅助热源，

减小地下换热器的负担，提高制热运行效率。在不需要供暖或热负

荷减小时，太阳能集热器也可用来制备生活用水。夏季运行时，使

用单一地源热泵系统供冷，通